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210Bi属于铀系衰变链核素,半衰期5.01d,母体为210Pb,子体为210Po。在海洋学中,对其母体210Pb和子体210Po已有较多的研究,对210Bi的相关研究却鲜有涉足。 Kim等(2014)认为,210Bi有很强的颗粒活性,对210Po/210Pb不平衡有重大的贡献。学者们在利用210Po/210Pb不平衡测POC输出通量时,均没有考虑210Bi的影响,可能高估了POC通量。因此,有必要研究210Bi的生物地球化学行为特征。 Biggin等(2002)在爱尔兰海东北部的表层海水发现颗粒态中的210Bi/210Pb放射性活度比达2.90±0.45,溶解态中的比值仅0.14±0.03,总比值接近1,这和Tokieda等(1994)在Funka湾测得的结果一致。但Narita等(1989)和Harada等(1989)在佛罗里达州的地下水中检测到210Bi(16.4±0.6 dpm/L)相对于210Pb(0.382±0.065dpm/L)大量过剩。二者之间的矛盾以及至今极少的研究报道,使得210Bi的基本地球化学行为特征极不明确。 水体中210Bi的研究需要采集大体积的样品和比较大的工作量,不利于处理大批量样品。而对沉积物210Bi的研究也极为有限。本论文首次建立了用离子交换树脂快速分离纯化和β计数仪精确测量沉积物210Bi和210Pb的方法。从采样到210Bi的测量可在2天内完成;在五份平行样品中,210Bi和210Pb平均活度分别为1.65±0.08和1.67±0.08 cpm/g,平行样相对偏差均不超过5%,方法的平行性良好。且210Bi和210Pb的滤取效率相等,因而可在同一份样品同时测定210Bi和210Pb,大大减少了试剂用量和工作量。半年后再次测量沉积物中210Bi活度(亦为210Pb活度)为1.64±0.08 cpm/g(n=4),方法的重现性良好;总回收率42.0±1.9%,偏差小,回收率稳定,无需添加示踪剂。 将该方法应用于集美滩涂(JM站)和九龙江河口柱状沉积物,首次测得三个站位210Bi和210Pb的垂直剖面,活度分别介于2.07±0.10到4.85±0.30 dpm/g、2.24±0.11到5.25±0.27 dpm/g之间。在JM站和九龙江河口的A6站发现,沉积物柱中210Bi和210Pb基本处于放射性平衡状态;九龙江河口A3站沉积物的210Bi和210Pb在4 cm以浅和12 cm以深无明显的不平衡,4-12 cm之间则出现了210Bi明显的亏损,其原因尚不明确,需对其进行深入的研究。 在九龙江河口,沿盐度梯度采集了6个表层沉积物样品,测得210Bi和210Pb的活度分布。结果显示,210Bi和210Pb在表层均没有显著差别,盐度对其影响不大,沉积物性状对210Bi和210Pb活度的影响比较明显。与此不同的是,大嶝岛表层沉积物出现了210Bi的明显过剩,210Bi/210Pb比值为1.27±0.10。 本论文对沉积物210Bi/210Pb不平衡的研究进行了初步的尝试,但不够深入。210Bi的生物地球化学行为尚需要更多的样品和参数去验证。在后续研究中可以结合间隙水和上覆水中210Bi和210Pb以及盐度、温度和pH进行分析。